基礎架構即代碼：幫助企業擴展 IT

企業對信息技術 (IT) 的依賴程度越高，擁有良好的基礎設施就越重要。

這可以涵蓋從支持日常辦公功能的電子郵件和文件服務器到關鍵業務輸出（如網站、數據庫和  私有云  服務器。 如果您將關鍵業務系統分解為其基本部分，它最終將依賴於 IT。 這正是為什麼這個空間包含穩定和可擴展的系統如此重要的原因。

為了使您的企業能夠更高效地運營並提供最佳的客戶體驗，您需要一個遵循三個基本原則的技術基礎架構：敏捷性、可擴展性和彈性。

強大的 IT 基礎架構允許將更多時間用於日常活動，而不是維護硬件和軟件。 它還專注於建立彈性和可恢復性，以幫助企業在災難期間降低風險並支持業務連續性。

良好的基礎設施是使用完善的程序、可靠的計劃以及最重要的自動化來構建的。 這就是基礎架構即代碼 (IaC)的用武之地。它使組織能夠使用代碼自動化其基礎架構任務，而不會在手動流程上浪費寶貴的時間。

基礎架構即代碼廣泛用於各種 IT 部門和組織。 它幫助企業管理計算機數據中心，無論是在本地還是在雲端，作為軟件應用程序。 這種方法已經使用了一段時間，因為  雲計算  服務器虛擬化已經無處不在。

IaC 負責以快速且可重複的方式在單台機器上或跨多台機器上部署整個服務器環境，同時保持零停機時間。 如果使用得當，IaC 可以幫助確保在預算範圍內按時滿足應用程序的性能和可用性要求。

利用 IaC 的一個很好的例子是使用網絡自動化軟件自動執行常規的 NetOps 任務。

IaC 利用 API 和內部庫來實現與創建和部署基礎架構組件相關的多個功能。 它提供了一種用靈活、可重複的編程代替實際硬件設置的方法，並且企業可以從成本節約和系統支持中獲益。

為什麼企業需要基礎設施即代碼？

人工干預是管理傳統業務基礎設施的唯一方法。 服務器必須安裝在機架上，操作系統 (OS) 必須由 IT 團隊安裝，並手動連接和配置網絡。 對於過去的大多數企業來說，這不是問題，因為基礎設施幾乎沒有改變。

今天的企業在一個動態的環境中工作，變化是一個不變的現實。 虛擬化和雲等技術，再加上 DevOps 和敏捷實踐的興起，極大地影響了當前的基礎架構和業務服務的用戶體驗。

現代基礎設施要求不允許使用傳統的網絡管理方法。 在舊的集中式基礎架構中，更改可能需要數天、數週甚至更長的時間。 組織不再需要等待數小時或數天來部署服務器或修復網絡問題。 停機時間可以使企業在幾分鐘內損失巨額資金。

為了快速響應變化，您需要自動化。 自動化需要在代碼中定義和存儲的可重複流程。 企業正在採用基礎設施即代碼來解決這個問題。 基礎架構即代碼提供了一種可重複且可預測的方式來構建、配置和更改公司的基礎架構。 IaC 通過加快企業適應其不斷變化的環境所需的變化，幫助企業解決其應用程序基礎架構中的問題。

這不僅僅是抽像或編碼； 它是關於將編碼和自動化複雜任務的範式轉變為編碼本身。

許多企業不使用基礎設施即代碼，這會導致人工干預導致業務中斷。 相比之下，成功的公司開發了一個可重複的流程來服務於他們的應用程序，並使用 Chef、Puppet 或 Ansible 等工具將其自動化為無需人工參與即可擴展的代碼。

IaC 解決了哪些問題？

基礎設施即代碼有望管理 IT 變更的複雜性和快速變化。 這是一種管理方法，可促進環境中所有配置的自動化、可重複和可跟踪部署。

像對待任何其他應用程序一樣對待您的基礎架構，可為開發團隊、測試人員以及需要將工作負載和應用程序部署到生產環境的任何人提供自助服務模型。 基礎設施自動化負責支持這些應用程序所需的任何低級任務，例如創建您需要的服務器或網絡服務、設置用戶和權限，以及在軟件在其生命週期中移動時保持一切維護。

IaC 解決了與傳統基礎架構相關的三大挑戰：

安裝成本增加

手動構建每個 IT 生態系統的成本很高。 要設置設備和軟件，企業需要專業的工程師，並且由於工程師需要主管，因此管理開銷更大。

IaC 工具提供了一個中央控制系統，可輕鬆自動設置環境。 企業為他們使用的資源付費，並且可以隨時擴大和縮小他們的資源。

安裝時間增加

IT 團隊必須先設置服務器，然後才能手動設置整個基礎架構。 設備和網絡也手動配置為所需的參數。 只有這樣，IT 人員才能開始滿足其他應用需求。

此過程耗時且容易出錯。 許多開源 IaC 工具使整個過程自動化，並將設置時間縮短到幾分鐘。

環境不一致

當多人在環境中手動部署配置時，不一致是不可避免的。 隨著時間的推移，跟踪和復制相同的環境變得困難。

這些差異導致開發、測試和生產環境之間的顯著差異以及部署困難。 IaC 通過預置和配置環境來提供連續性，而不會出現任何人為錯誤。

IaC 對 DevOps 和 NetOps 的意義

隨著採用新技術，一個又一個行業變得越來越先進。 我們幾乎在生活的方方面面都看到了這一點，從音樂和交通到醫學和時尚。 隨著時間的推移，新的技術被開發並用於使人們的生活更美好或更輕鬆的產品中。

這包括計算，其中 DevOps 和 NetOps 是主導行業的兩個領域。 它們是同一枚硬幣的兩個不同方面，致力於改善業務，但它們涉及具有不同目標和需求的不同部門。

DevOps 結合了軟件開發和 IT 運營，而 NetOps 則是網絡運營和系統管理的結合。 對於 DevOps，主要關注開發人員和 IT 運營人員之間的協作，以加快軟件部署過程，而對於 NetOps，目標是自動化網絡以實現智能和敏捷的基礎設施。

企業的基礎架構包括計算、存儲、虛擬化、網絡、安全等。 過去，我們有虛擬專用服務器，然後是雲服務。 但現在，出現了容器化，一種用於部署和管理應用程序的新型解決方案。 這些新系統已經改變了 DevOps 和 NetOps。

在以硬件為中心的環境中，基礎架構更改需要對服務器、存儲和網絡組件進行廣泛的操作。 這個過程阻礙了數字化轉型。 當今的數字世界需要高度定制的數據環境，可以快速更改、擴展和退役。

基礎架構即代碼方法使企業可以自由地為人工操作員簡化基礎架構管理，同時還將完整的編排和自動化功能擴展到智能、自主的應用程序和服務，允許他們隨意創建自己的虛擬化數據環境。

基礎設施即代碼是一種完全自動化動態基礎設施系統部署和配置的方法，無需人工輸入。 這些自動化流程顯著提高了公司部署工作負載的速度和靈活性。 IaC 是實施 DevOps 實踐和持續集成/持續交付 (CI/CD) 的關鍵組件。

以可重複的方式對系統配置進行編碼的概念並不是什麼新鮮事。 然而，多年來發生的變化是用於這樣做的方法。 IaC 為服務和網絡工程師提供了無限可能。 它允許他們測試他們的設計，自動化他們的工作流程，甚至幫助編排。

IaC 將影響 DevOps 和 NetOps。 雖然這對於普通運營專業人員來說可能看起來很深奧或不那麼重要，但 IaC 不僅會繼續存在，而且最終將重新定義我們思考和交付計算資源的整個方式。 IaC 為沒有開發背景的網絡和服務工程師提供了無限的機會，但他們全權負責創建和維護可擴展、敏捷的基礎架構，以託管其公司的應用程序、服務器和為最終用戶成功的業務程序。

基礎設施即代碼改變了 NetOps 和 DevOps 的遊戲規則，尤其是對於網絡運營商而言。 它允許他們測試他們的設計，自動化他們的工作流程，甚至管理編排。

基礎設施即代碼如何工作？

基礎架構即代碼的核心是自動化：自動化手動基礎架構以改進和簡化基礎架構的維護，使其更易於維護並保持在所需狀態。 IT 團隊將基礎架構定義存儲在代碼（模板、腳本或程序）中。

它使用軟件工具通過版本控制系統管理的完全定義的軟件部署過程來自動化管理任務。 這意味著您擁有的任何基礎架構（虛擬機、容器等）都可以在代碼中進行描述，然後可以執行此代碼來更改基礎架構。

通常，團隊將基礎設施實現為如下代碼：

• 開發人員使用特定領域的編程語言創建和編寫基礎設施規範。
• 生成的文件被發送到 API、主服務器或代碼存儲庫。
• IaC 工具執行構建和配置所需計算資源所需的所有活動。

可變基礎設施與不可變基礎設施

在我們深入探討實施 IaC 的不同策略之前，IT 團隊需要做出關於使用 IaC 自動化基礎架構的關鍵選擇。 在使用 IaC 自動化基礎架構並採用 IaC 技術時，企業需要首先決定是創建可變基礎架構還是不可變基礎架構。

可變基礎設施

可變一詞是指改變或變異成新事物的能力。

可變基礎架構是一種已配置的基礎架構，隨後可能會進行更改或升級以滿足業務需求。 可變的基礎架構允許軟件開發團隊即時創建服務器更改並響應任何新出現的安全問題。

然而，對於 IaC，可變的基礎架構會破壞其主要優勢之一：保持跨版本、部署和環境的配置完整性。 結果，版本跟踪變得有問題。

不可變的基礎設施

不可變一詞是指永久的狀態。

它與 mutable 相反，表示企業一旦部署就無法更改基礎架構。 不可變的基礎設施匯集並安排組件和資源以形成完整的服務或應用程序。 如果 IT 團隊需要改變基礎設施，他們不必升級現有的基礎設施。 相反，他們可以將其替換為新版本，即部署新的基礎架構版本。

這最大限度地減少了配置漂移並在多個環境中保持一致性。 團隊可以簡單地管理和跟踪多個基礎架構版本，並在必要時使用不可變的基礎架構回滾到以前的版本。 重新發布不可變的服務和組件集比修補和重新配置單個基礎架構組件更有效。

因此，不可變的基礎設施更加可行和實用，增強了 IaC 實施的所有好處。 雲和微服務系統已經採用了不可變的基礎設施，它具有令人難以置信的可擴展性，並且包含更多互連的組件和服務。

基礎設施即代碼方法

在確定要構建哪種類型的基礎架構之後，IT 團隊還必須確定借助 IaC 解決方案構建基礎架構自動化的方法。 傳統上，IaC 有兩種方法：聲明式和命令式。

聲明式方法

聲明性方法定義了基礎設施的期望、預期條件，但它沒有詳細說明如何到達那裡。 例如，您希望創建虛擬機 (VM)、安裝和配置相關軟件、解決系統和程序相互依賴關係以及處理軟件版本控制。 您現在所要做的就是定義您將要設置和配置的最終基礎架構的預期狀態，其餘的由 IaC 負責。

這種技術的唯一缺點是它需要訓練有素的專業管理員，具有設置和維護此類基礎設施的經驗。 聲明式編程語言（例如 SQL）用於以聲明式基礎架構即代碼創建模板。

命令式方法

命令式方法定義了使業務基礎設施達到其預期狀態所需的精確命令。 它利用自動化腳本來設置和提供必要的基礎設施。 此方法補充了您現有的配置腳本，使您現有的 IT 團隊可以輕鬆掌握流程並實施 IaC。

這裡的主要問題是這可能會變得相當複雜，在需要擴展的情況下，團隊可能需要使用這種技術處理更多的工作。 諸如 C++ 和 Java 等面向對象的編程語言經常用於命令式編程方法。

公司可以在這兩種方法中使用模板配置 IaC，用戶可以指定基礎架構中每個服務器所需的資源。

作為代碼工具的基礎設施類型

基礎設施即代碼工具是基礎設施管理的遊戲規則改變者。 這些工具可幫助您通過代碼和模板創建和管理 IT 堆棧資源。 雖然這聽起來很複雜，但這些工具使配置新服務器、存儲、映像、機架和網絡變得更加容易。

IaC 工具使用推送或拉取技術來強制執行模板的配置。 集中式服務器以推送方式將所需的配置傳輸到指定的一個或多個設備。 拉取技術是通過從基礎設施中的一個或多個設備向集中式服務器的請求啟動的。

默認情況下，這些工具設置為推送或拉取代碼部署，但可以針對特定情況配置它們以執行相反的操作。 如果升級導致無法預料的困難，這些工具應該能夠回滾對代碼的修改。

企業可以選擇四種主要類型的 IaC 工具。

1. 腳本工具

進行 IaC 最直接的方法是編寫腳本。 開發人員使用腳本工具來創建特別適合執行基本、快速或一次性活動的腳本。 但是，對於更複雜的安裝，最好使用更專業的選項。

2.配置管理工具

配置管理工具定義服務器級配置來管理應用程序。 這些工具實踐配置即代碼 (CaC)，它要求用戶使用源代碼管理配置資源。

配置管理包括以下內容：

• 管理應用程序和依賴項的安裝和刪除
• 配置操作系統設置
• 用戶訪問和權限配置
• 調節應用程序配置文件中的更改
• 磁盤格式化和掛載
• 設置和配置安全合規工具和設置（例如，設置防火牆策略）   網絡配置）。
• 為重複性任務創建計劃作業

配置管理工具的示例有 Chef、Puppet 和 Ansible。

3. 基礎架構編排工具

基礎架構編排工具專注於基礎架構配置。 這些工具連接到雲提供商和物理硬件的 API 以創建基礎設施或單個組件。

組織可以使用這些工具來定義以下內容：

• 虛擬機實例（及其屬性，例如類型、映像和位置）
• 負載均衡器的配置（路由、SSL）
• 防火牆策略
• 網絡編排  （內部和外部 IP 地址、VLAN、DNS 記錄）
• 服務帳戶和 IAM（身份和訪問管理）
• 用於監控和警報的儀表板

基礎架構編排工具的示例包括 Terraform、AWS CloudFormation 和 OpenStack。

4.容器編排工具

容器編排工具  創建包含執行應用程序所需的所有庫和組件的模板或圖像。 這些幫助企業部署多個容器以在應用程序中實現。

容器是包含在任何環境中執行所需的所有組件的軟件包。 容器以這種方式虛擬化操作系統，允許它們在任何地方運行，從私有數據中心到公共雲，甚至在開發人員的系統上。

所有依賴項和部署問題都可以在代碼中說明，並在不同雲提供商支持的通用平台上運行。 與運行全尺寸服務器相比，容器化工作負載易於分發，並且開銷要低得多。 容器編排工具的示例有 Docker、rkt、Vagrant 和 Packer。

在選擇工具時，公司應該考慮他們想要在哪裡部署它。 例如，AWS CloudFormation 旨在在 AWS 上部署和管理基礎設施並與其他 AWS 服務集成。 另一方面，Chef 與本地服務器以及各種雲提供商合作  基礎設施即服務 (IaaS) 解決方案。

基礎設施即代碼的挑戰

基礎設施即代碼是 DevOps 的新熱點。 隨著 DevOps 的發展，組織正在尋找更有效的方法來配置和管理他們的環境，而 IaC 正在成為主要階段。

能夠像代碼一樣對待基礎架構的概念很有希望，它可以幫助您的環境更易於部署、管理和更新。 但是對於任何新技術或實踐，總是有新的挑戰需要人們注意。

陡峭的學習曲線

如果開發人員無法理解 IaC 腳本，企業將難以將基礎架構作為代碼架構執行。 無論這些腳本使用 HashiCorp 配置語言 (HCL)、普通 Python 還是 Ruby，問題不在於語言，而在於它們需要了解的獨特邏輯和規則。

即使您的工程團隊中的一小部分人不熟悉聲明式方法或任何其他核心 IaC 概念，您幾乎肯定會在整個系統中發現瓶頸。 如果您的系統要求每個人都學習這些腳本來部署他們的代碼，那麼入門和可擴展性將會很困難。

配置漂移

當有人對生產環境進行配置更改而沒有記錄它或確保暫存環境和生產環境之間的完美對等時，就會發生配置漂移。 使用 IaC 方法構建架構後，IT 團隊應僅通過自動化、一致且合規的流程對其進行維護。

手動或外部更新（即使只有安全補丁）可能會導致配置漂移，隨著時間的推移導致不合規甚至服務失​​敗。

功能滯後

與供應商無關的基礎設施即代碼工具通常落後於功能發布。 這是因為供應商必須讓他們的供應商保持最新，以支持以越來越快的速度引入的所有新雲功能。 因此，企業有時可能無法使用新的雲功能。

基礎設施即代碼的好處

從歷史上看，配置基礎設施一直是一個耗時且昂貴的手動過程。 基礎設施管理已經從數據中心的物理硬件轉向虛擬化、容器和雲計算。

由於雲計算，基礎設施組件的數量有所增加。 越來越多的應用程序定期交付生產，基礎設施必須快速啟動、擴展和拆除。 如果沒有 IaC 方法，就不可能管理當今龐大的基礎架構。

該概念實質上將有關您的基礎架構的所有內容都進行了編碼——從硬件、操作系統、中間件應用程序和軟件解決方案。

可擴展性

基礎設施即代碼以及時和可擴展的方式提供可靠的環境。 IT 團隊可以通過在代碼中表達其環境的所需狀態來消除手動環境配置並保證一致性。 基於 IaC 的基礎架構部署是可重複的，並避免了由配置漂移或缺少依賴項導致的運行時問題。

IaC 精確地標準化基礎設施配置，減少任何錯誤或偏差的可能性。

減少影子 IT

在 IT 領導層或利益相關者不知情或未同意的情況下實施和維護的 IT 系統和軟件被稱為影子 IT 。 IT 部門未能為運營領域提供充分和快速的解決方案，尤其是圍繞 IT 基礎設施和系統升級，是大多數影子 IT 的根源  企業內部。

影子 IT 提供了主要的安全威脅，以及為公司帶來意外開支的可能性。 使用 IaC 輔助部署來快速響應新的 IT 要求可確保更高的安全性和對組織 IT 標準的合規性，並有助於預算和成本分配。

降低成本

IaC 支持更快的基礎架構配置，並力求提供可見性，讓其他團隊在整個組織中更快、更有效地運作。 它釋放了昂貴的資源來專注於更高價值的任務。

沒有什麼能經久不衰，只有改變

基礎設施即代碼是 DevOps 革命的重要組成部分。 如果您認為雲計算是解決許多由手動 IT 管理引起的問題的第一步，那麼 IaC 是下一個合乎邏輯的步驟。

它實現了雲計算的全部潛力，並將開發人員和其他專業人員從繁瑣、容易出錯的過程中解放出來。 因此，它降低了整個軟件開發生命週期的費用並提高了效率。

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